移动通信技术的发展历程初
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1897年是人類移動(dòng)通信元年。這一年,M·G·馬可尼在固定站與一艘拖船之間完成了一項(xiàng)無(wú)線通信試驗(yàn),由此揭開(kāi)了世界移動(dòng)通信歷史的序幕。
公用移動(dòng)通信始于1946年,這也是人類真正意義上開(kāi)始使用移動(dòng)通信技術(shù)的一年。在這一年,貝爾實(shí)驗(yàn)室根據(jù)美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)的計(jì)劃在圣路易斯建立了世界上第一個(gè)公用移動(dòng)電話系統(tǒng)(汽車上裝通信機(jī)),系統(tǒng)工作于150Mhz頻段,用現(xiàn)在的說(shuō)法,屬于大區(qū)移動(dòng)通信系統(tǒng)。隨后,前西德于1950年,法國(guó)于1956年,英國(guó)于1959年相繼退出公用移動(dòng)電話系統(tǒng)。貝爾實(shí)驗(yàn)室于20世紀(jì)50年代中期解決了公用電話網(wǎng)與移動(dòng)電話網(wǎng)的續(xù)接問(wèn)題。20世紀(jì)60年代中期,出現(xiàn)自動(dòng)交換系統(tǒng),解決了“直接撥號(hào)、自動(dòng)選擇無(wú)線頻率并自動(dòng)接入公用電話網(wǎng)” 的關(guān)鍵技術(shù)。其后,各種完善的移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相繼出現(xiàn),它們?yōu)橐苿?dòng)通信技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步奠定了強(qiáng)有力的基礎(chǔ)。必須指出的是,直到20世紀(jì)70年代中期,移動(dòng)通信仍是屬于大區(qū)移動(dòng)通信系統(tǒng),也就是說(shuō),不存在現(xiàn)在的“第幾代”移動(dòng)通信的說(shuō)法。真正將移動(dòng)通信技術(shù)按照“第幾代”來(lái)描述時(shí),已經(jīng)是1979年及其以后出現(xiàn)的通信系統(tǒng)了。
第一代移動(dòng)通信系統(tǒng):20世紀(jì)70年代,微處理機(jī)與移動(dòng)通信技術(shù)相結(jié)合給移動(dòng)通信以生機(jī),再利用頻率利用技術(shù),蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)出現(xiàn)了。蜂窩移動(dòng)網(wǎng)的概念是貝爾實(shí)驗(yàn)室在1974年提出的,在這一年,貝爾實(shí)驗(yàn)室研制出了先進(jìn)移動(dòng)電話業(yè)務(wù)(AMPS)技術(shù)。1979年瑞典推出第一個(gè)使用的蜂窩系統(tǒng)NMT。1982年美國(guó)FCC向兩家電信公司發(fā)放AMPS營(yíng)業(yè)執(zhí)照,于是北美開(kāi)始提供蜂窩移動(dòng)通信業(yè)務(wù)。1984年,英國(guó)將北美的AMPS系統(tǒng)的頻率間隔改為25Khz(原來(lái)為30Khz),研制出自己的系統(tǒng)TAGS,在TAGS的基礎(chǔ)上把工作頻段擴(kuò)展為916-949/871-904Mhz,發(fā)展為ETAGS系統(tǒng)。此外,日本也推出大容量移動(dòng)電話系統(tǒng)HGMTS,還有前西德、意大利、法國(guó)、加拿大等均推出自己的系統(tǒng)。
人們把 NMT、AMPS、TAGS、HGMTS等稱為第一代移動(dòng)通信系統(tǒng) (IG),它們的特點(diǎn)是均為全雙工的摸擬電話系統(tǒng),工作頻率一般為450-900Mhz,利用了頻分多址技術(shù)FDMA,它僅能提供9.6kbit/s通信帶寬。第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)在世界上形成北美、歐洲、日本三足鼎立的局面。
第二代移動(dòng)通信系統(tǒng):為了解決第一代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中存在的上述根本性技術(shù)缺陷,采用數(shù)字調(diào)制技術(shù)的第二代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)或2G 系統(tǒng)從20 世紀(jì)90 年代開(kāi)始逐漸發(fā)展起來(lái)。美國(guó)于l990年推出了數(shù)字AMPS,即DAMPS標(biāo)準(zhǔn)IS-54。l991年AT&T選用IS-54,并在1992年 (也有說(shuō) 1993年 )推出商用DAMPS。DAMPS系統(tǒng)支持話音、數(shù)據(jù)、簡(jiǎn)短留言和廣播信息等多種業(yè)務(wù)。
歐洲郵政與電信行政會(huì)議 (CEPT)于 l982年 著手研制新一代移動(dòng)通 信系統(tǒng) GSM (原為Group Specil Mobile,后改為 Global System For Mobile Telecommuni cation)。GSM 的多址方式為TDMA/FDMA,工作頻率為925-950/880-9l5Mhz,于l992年 (也有說(shuō)l 991年)開(kāi)始投入使用。
在亞洲,日本于1991年正式制定數(shù)字移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn) PDC (Personal Digita1 Cellular system)。PDC也稱為 JDC,是以時(shí)分多址為基礎(chǔ)的,于 l 993年投入使用。
l991年,英國(guó)完成 DCS (Digital Cellular System1 800技術(shù)規(guī)范。DCS1800是基于CSM標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展起來(lái)的個(gè)人通信系統(tǒng) (PCN,可視為CSM在1.8Chz頻段的延伸,與CSM 兼容。故有時(shí)也稱 DCS1800為 CSM1800。1993年第一個(gè) DCS1 800網(wǎng)絡(luò)投入運(yùn)營(yíng) 。
1898年,美國(guó)高通 (Qualcomm)公司提出碼分多址 (CDM)技術(shù) ,于1993年被美國(guó)電信工業(yè)聯(lián)合會(huì) (TIA)接受。這種新的移動(dòng)通信稱為QCDMA (常說(shuō)GDMA)。1997年QCDMA更改為GDMAONC對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)為IS-95 (后變?yōu)锳NSI95)。
GSM 900、 DGS1800, PCS1900, DAMPS、PDC和 CD MAONE被稱為第二代移動(dòng)通信 (2C)系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的空中接口都采用了時(shí)分多址(Time Division Multiplex Access,TDMA)接入方式。1993 年,美國(guó)推出了基于碼分多址(Code Division Multiplex Access,CDMA)接入技術(shù)的IS-95 系統(tǒng)。2G 系統(tǒng)以傳送語(yǔ)音和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為目的,與采用頻分多址(Frequency Division Multiplex Access,FDMA)接入方式的1G 系統(tǒng)相比具有很多優(yōu)點(diǎn),如頻譜效率高、系統(tǒng)容量大、保密性能好等。2G 系統(tǒng)的基本特性見(jiàn)表1-2。
這一代移動(dòng)通信系統(tǒng)受干擾少,容量增加,數(shù)字化 ,工作頻率高,話音質(zhì)量好,保密性強(qiáng),能實(shí)現(xiàn)漫游,提供多種業(yè)務(wù) (數(shù)字話音、數(shù)據(jù) 、短信、上網(wǎng)、拍照等)。雖然有多種系統(tǒng),但從多址方式看,只有兩類。曾有人把 DCS1800、PCS1900、DAMPS1900稱為二代半系統(tǒng)。
第三代移動(dòng)通信系統(tǒng):第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)不少,但也存在問(wèn)題,諸如,帶寬限制 了高速數(shù)據(jù)的應(yīng)用,不能實(shí)現(xiàn)多媒體業(yè)務(wù),多種標(biāo)準(zhǔn) (如 GSM,DAMPS GDMA,PDC)并存,沒(méi)有辦法全球漫游等等而社會(huì)的發(fā)展要求信息交流快速、高效,并與時(shí)間、地點(diǎn)無(wú)關(guān) 。于是,人們提出新的移動(dòng)通信方式。
1985年,原CCIR (現(xiàn) TTU—R)提出一種新的移動(dòng)通信方案 ,稱為未來(lái)公共陸地移動(dòng)通信系統(tǒng) (FPLMTS),并于同年11月成立IWP/l 3臨時(shí)小組開(kāi)始研究 FPLMTS。l992年世界無(wú)線電行政大會(huì) (WARC)給FPIMTS分配頻率 (1885~2025Mhz和2l00~2200Mhz)。ITU-R負(fù)責(zé)無(wú)線電接入技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化;1TU-T負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化 。
l986年歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì) (ETSI)也提出新的移動(dòng)通信系統(tǒng)UMTS (U n i v e r s a MobilcTc1econ1n1unication system) 。
FILMTS和UMTS被稱為第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)即3G。
近年來(lái),有關(guān)3G的介紹很多,其實(shí)大多數(shù)談?wù)摰氖菬o(wú)線傳輸技術(shù)方案 。第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)CSM和IS-95CDMA的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議CSM-MAP和1S-41(現(xiàn)稱為ANSI 41)已是國(guó)際化。所以,第三代移動(dòng)通信核心網(wǎng)必須要考慮如何利用第二代網(wǎng)絡(luò),即在CSM-MAP和IS-41基礎(chǔ)上演進(jìn)3C核心網(wǎng),如3CPP的R99基于CSM/CPRS的核心網(wǎng)協(xié)議,3CPP2的A版本,其核心網(wǎng)基于 ANSI 41的 MSG/PDSN。
語(yǔ)音通信是第二代移動(dòng)系統(tǒng)的主要服務(wù),最近幾年,移動(dòng)通信設(shè)備則在大大增強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)通信的支持能力,一些標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)通信設(shè)備當(dāng)前可以提供速率達(dá)9.6Kbps的數(shù)據(jù)服務(wù)。但是這樣低的數(shù)據(jù)通信速率顯然無(wú)法滿足移動(dòng)設(shè)備多媒體數(shù)據(jù)通信的需求, 因此,廠商們紛紛在開(kāi)發(fā)新的、速率更快的移動(dòng)數(shù)據(jù)通信技術(shù),其中最典型的就是GPRS(通用分組無(wú)線服務(wù))、HSCSD(高速率電路交換數(shù)據(jù))和EDGE。這三種技術(shù)都能夠不同程度地解決更高數(shù)據(jù)速率的需求問(wèn)題。第三代通信技術(shù)的使用使得系統(tǒng)操作更加靈活,它能夠支持基站間的異步操作;支持自適應(yīng)天線陣技術(shù)與多用戶檢測(cè)的技術(shù);支持非平衡頻帶下采用時(shí)分雙工的模式,采用單信元頻率復(fù)用等。數(shù)據(jù)傳輸方式也向多樣化發(fā)展,其可以同時(shí)支持分組交換和電路交換兩種數(shù)據(jù)傳輸方式。
第四代移動(dòng)通信系統(tǒng):3G時(shí)代尚未真正到來(lái) ,可是 ,已經(jīng)暴露出不少問(wèn)題,諸如無(wú)線傳輸技術(shù)和核心網(wǎng)技術(shù)是家族式的 ;多種標(biāo)準(zhǔn)并存難以實(shí)現(xiàn)全球漫游;最大數(shù)據(jù)速率達(dá) 不到2MBIT/S (實(shí)際上最多只能達(dá)到38KBIT/S),無(wú)法滿足用戶對(duì)最高帶寬的要求等。于是,被稱為4G的新一代移動(dòng)通信技術(shù)又成為研究的方向。4G的設(shè)計(jì)指標(biāo)大大優(yōu)于3G。
第四代移動(dòng)通信技術(shù)已不完全是紙上談兵比方說(shuō) ,美國(guó)已經(jīng)建立了實(shí)驗(yàn)網(wǎng),日本也對(duì)4C進(jìn)行相應(yīng)規(guī)劃,中國(guó)已有科研機(jī)構(gòu) (如中國(guó)科學(xué)院計(jì)算所移動(dòng)通信技術(shù)研發(fā)中心)從事4G研發(fā)。然而,目前對(duì) 4G的研究并不是在 ITU的組織下進(jìn)行的,而是一些國(guó)家各自獨(dú)立進(jìn)行科研。因此,最終提出的標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)施方案難免多種多樣,這為實(shí)現(xiàn)全球漫游又埋下禍根,有可能走3G的老路。于是,5G的概念也破提出。
從上述的資料和數(shù)據(jù)中我們不難發(fā)現(xiàn),短短20年間,移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)生了翻天覆地的變化,取得了較為顯著地成果,并與人們的日常生活密切關(guān)聯(lián)。這20多年來(lái),移動(dòng)通信技術(shù)經(jīng)歷了從1G到2G,2G到2.5G,2.5G到3G,甚至在不遠(yuǎn)的將來(lái)還將向4G、5G發(fā)展。這樣的發(fā)展不單為技術(shù)自身的進(jìn)步、通信系統(tǒng)性能的提高提供了源源不斷的動(dòng)力,也為人們的生活、工作提供了極大的便捷。期待著移動(dòng)通信技術(shù)有更長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展,為豐富通信網(wǎng)絡(luò)做出貢獻(xiàn)。
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第一代移動(dòng)通信技術(shù)(1G)
主要采用的是模擬技術(shù)和頻分多址(FDMA)技術(shù)。由于受到傳輸帶寬的限制,不能進(jìn)行移動(dòng)通信的長(zhǎng)途漫游,只能是一種區(qū)域性的移動(dòng)通信系統(tǒng)。第一代移動(dòng)通信有多種制式,我國(guó)主要采用的是TACS(Total Access Communications System)。第一代移動(dòng)通信有很多不足之處,比如容量有限、制式太多、互不兼容、保密性差、通話質(zhì)量不高、不能提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、不能提供自動(dòng)漫游等。
第二代移動(dòng)通信技術(shù)(2G)
主要采用的是數(shù)字的時(shí)分多址(TDMA)技術(shù)和碼分多址(CDMA)技術(shù),與之對(duì)應(yīng)的是全球主要有GSM和CDMA兩種體制。
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????GSM技術(shù)用的是窄帶TDMA,允許在一個(gè)射頻(即‘蜂窩’)同時(shí)進(jìn)行8組通話。它是根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)而確定的頻率范圍在900~1800MHz之間的數(shù)字移動(dòng)電話系統(tǒng),頻率為1800MHz的系統(tǒng)也被美國(guó)采納。GSM是1991年開(kāi)始投入使用的。到1997年底,已經(jīng)在100多個(gè)國(guó)家運(yùn)營(yíng),成為歐洲和亞洲實(shí)際上的標(biāo)準(zhǔn)。GSM數(shù)字網(wǎng)也具有較強(qiáng)的保密性和抗干擾性,音質(zhì)清晰,通話穩(wěn)定,并具備容量大,頻率資源利用率高,接口開(kāi)放,功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)。不過(guò)它能提供的數(shù)據(jù)傳輸率僅為9.6kbit/s,?????值得一提的是QUALCOMM的2G?CDMA技術(shù)的美國(guó)和亞洲也取得了成功。中國(guó)聯(lián)通CDMA網(wǎng)絡(luò)用的就是這種技術(shù)。CDMA的意思就是Code?Division?Multiple?Access(碼分多址),這種通信系統(tǒng)的容量大,通信質(zhì)量高,抗干擾,但是技術(shù)上稍微復(fù)雜些。CDMA就是說(shuō),系統(tǒng)給每個(gè)用戶分配了一個(gè)“Code(代碼)”,系統(tǒng)根據(jù)不同的代碼來(lái)識(shí)別不同的用戶,而所有的用戶共用相同的頻率。CDMA系統(tǒng)的容量理論上是無(wú)限的,但是由于物理硬件及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上的限制等,系統(tǒng)的容量總是有限的,但是一般來(lái)說(shuō),是TDMA容量的6倍以上。
?2.5G移動(dòng)通信:
??針對(duì)GSM通信出現(xiàn)的缺陷,人們?cè)?000年又推出了一種新的通信技術(shù)GPRS,該技術(shù)是在GSM的基礎(chǔ)上的一種過(guò)渡技術(shù)。GPRS的推出標(biāo)志著人們?cè)贕SM的發(fā)展史上邁出了意義最重大的一步,GPRS在移動(dòng)用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間提供一種連接,給移動(dòng)用戶提供高速無(wú)線IP和X.25分組數(shù)據(jù)接入服務(wù)。?
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在這之后,通信運(yùn)營(yíng)商們又推出EDGE技術(shù),這種通信技術(shù)是一種介于2G和3G之間的過(guò)渡技術(shù),因此也有人稱它為“2.5G”技術(shù),它有效提高了GPRS信道編碼效率的高速移動(dòng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),它允許高達(dá)384KbPs的數(shù)據(jù)傳輸速?率。
第三代移動(dòng)通信技術(shù):????目前全球有三大標(biāo)準(zhǔn),分別是歐洲提出的WCDMA、美國(guó)提出的CDMA2000和我國(guó)提出的TD-SCDMA。
????3G基本是以CDMA為技術(shù)核心,開(kāi)始是只有美國(guó)和歐洲兩大陣營(yíng)的較量。美國(guó)的3G標(biāo)準(zhǔn)(CDMA2000)就是在QUALCOMM的2G?CDMA?(IS95)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的,歐洲的3G標(biāo)準(zhǔn)是在其GSM網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上結(jié)合寬帶CDMA?(WCDMA)技術(shù)而形成。后來(lái),半路上殺出個(gè)程咬金,西門子和中國(guó)的大唐搞出了個(gè)中國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA(時(shí)分-同步CDMA)。
????與之前的1G和2G相比,3G擁有更寬的帶寬,其傳輸速度最低為384K,最高為2M,帶寬可達(dá)?5MHz以上。能夠?qū)崿F(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸和寬帶多媒體服務(wù)是第三代移動(dòng)通信的一個(gè)主要特點(diǎn)。
????3G的發(fā)展也可分為兩個(gè)階段,3G的早期階段,語(yǔ)音傳輸在原有的以“電路交換”為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)上繼續(xù)運(yùn)行,而數(shù)據(jù)傳輸在新部署的以“IP分組交換”為核心網(wǎng)上傳輸。而真正的3G網(wǎng)絡(luò)或者說(shuō)下一代網(wǎng)絡(luò)(Next?Generation?Network?-?NGN)階段應(yīng)該完全基于IP分組交換。這樣一來(lái),電路交換網(wǎng)絡(luò)可以完全淘汰,而基于IP的語(yǔ)音傳輸可以完全實(shí)現(xiàn)免費(fèi),運(yùn)營(yíng)商的主要收入來(lái)自數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的服務(wù),而不是象現(xiàn)在這樣收入主要來(lái)自語(yǔ)音服務(wù)。不論技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如何競(jìng)爭(zhēng),市場(chǎng)如何發(fā)展,基本的發(fā)展方向是“無(wú)線”+“IP”+“高速”+“無(wú)縫漫游”。
第四代移動(dòng)通信技術(shù):4G是集3G與WLAN于一體,并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像。4G系統(tǒng)能夠以100Mbps的速度下載,比撥號(hào)上網(wǎng)快2000倍,上傳的速度也能達(dá)到20Mbps,并能夠滿足幾乎所有用戶對(duì)于無(wú)線服務(wù)的要求。而在用戶最為關(guān)注的價(jià)格方面,4G與固定寬帶網(wǎng)絡(luò)在?價(jià)格方面不相上下,而且計(jì)費(fèi)方式更加靈活機(jī)動(dòng),用戶完全可以根據(jù)自身的需求確定所需的服務(wù)。此外,4G可以在DSL和有線電視調(diào)制解調(diào)器沒(méi)有覆蓋的地方部?署,然后再擴(kuò)展到整個(gè)地區(qū)。很明顯,4G有著不可比擬的優(yōu)越性。目前4G的主要標(biāo)準(zhǔn)有WiMax和LTE。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的移动通信技术的发展历程初的全部?jī)?nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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